三维水动力学模型高精度差分格式和解法研究

采用高精度差分格式对三维水动力学问题的时均化Navier Stokes方程进行了数值模拟,进而采用广义共轭剩余法(GCR方法)求解压力泊松方程,并采用显式三级二阶Runge Kutta格式模拟了时间步进过程.傅立叶分析表明,文中所采用的三阶迎风紧致差分格式具有较高的精度.数值实验进一步验证了上述数值模型的准确性和有效性.

高精度激光测距下的机器人自主避障控制

在机器人自主避障过程中,由于传感器数据的误差会降低机器人感知和决策的准确性,从而影响机器人自主避障能力;为此,提出高精度激光测距下的机器人自主避障控制方法;通过设计机器人体系结构,建立机器人运动学模型,为机器人避障控制提供依据;采用高精度激光测距技术,构建机器人移动场地地形;通过自适应阈值方法,完成机器人的自主避障控制;实验结果表明,所提方法的机器人自主避障控制效果好,且障碍物位置测试值与实际位置值的误差保持在0.4 m以内,具有较高的避障控制精确度。

高精度地球重力场模型用于GPS高程转换

分析了现有国际地球重力场模型所能达到的精度,利用两个工程区域的GPS/水准数据,验证了EGM2008模型的精度,表明单纯用该模型解算高程异常,在中国2个区域的精度可分别达到±4.30 cm及±11.86 cm,消除系统偏差后的精度可分别达到±2.33 cm及±8.46 cm。

表面张力驱动界面流动的数值模拟中的高精度高效率模型

表面张力作用在液体界面上，并使界面面积趋于最小。近年来，光滑粒子动力学方法（Smoothed Particle Hydrodynamics）已经被应用于界面问题的研究。目前，适用于光滑粒子动力学方法的表面张力模型分成两类。一类是基于粒子问相互作用的模型，包括范德瓦尔斯模型和Tartakovsky提出的模型。另一类是Morris和Hu等提出的基于颜色函数的连续表面力模型。这些模型都很好地模拟了表面张力。然而，这些模型都存在一些问题：第一类模型不能事先指定表面张力系数，必须通过拉普拉斯公式进行标定；第二类不能准确计算表面曲率。本文提出了一个新的高精度高效率的表面张力模型，并将其应用到表面张力驱动的界面流动问题的数值模拟。该模型基于从界面粒子进行界面重构的思想，可以准确地求解界面法向量和界面曲率，从而给定表面张力。

SE(3)上姿轨耦合航天器高精度快速终端滑模控制

针对编队飞行航天器姿轨耦合一体化控制问题,本文提出了一种高精度快速收敛的滑模控制方法。首先,建立了以Lie群SE(3)上指数坐标表示航天器位置和姿态跟踪误差的相对耦合动力学模型。然后以该指数坐标和速度跟踪误差定义的滑模面,设计了一种新型的基于切比雪夫神经网络(CNN)的非奇异快速终端滑模控制器(NFTSMC),实现了跟踪航天器对目标航天器的有限时间跟踪控制,并基于Lyapunov方法证明了系统的稳定性。该控制器无需显式的相对参考状态,不仅能保证滑模到达阶段和滑动阶段的有限时间稳定性,还由于引入仅需期望信号具有强逼近能力的CNN在线自适应估计系统总扰动而获得了较高的控制精度。最后,对主从模式的编队飞行航天器进行了仿真分析,结果表明该方法是有效可行的。

面向芯片封装的新型高速高精度平面定位机构研究

面向芯片封装领域对高速高精度平台的需求,提出一种新型平面并联定位机构。基于复数向量表示法,建立了机构的运动学模型;结合固定界面子结构模态综合法与有限单元法,考虑连杆柔性和关节柔性,对机构建立了弹性动力学模型;通过仿真与实验的对比分析,验证了这种动力学分析方法的有效性。

高精度航天器轨道预报仿真软件的研制

在航天器的设计过程中,必须要对轨道飞行状态进行预报,以确保航天器的正常运行。高精度轨道预报仿真软件是对航天器轨道进行预报的重要工具。首先简要介绍了航天器轨道预报的理论基础,详细阐述了航天器轨道动力学模型的建立方法,接着研究了高精度航天器轨道预报仿真软件的设计思路,提出了软件的实现方法,最后介绍了利用C++语言开发的适合航天器轨道预报仿真的航天器轨道计算工具软件包"Spacecraft Orbit Calculation Tool(SOCT)",并利用STK软件对SOCT进行测试验证,结果表明SOCT达到了高精度航天器轨道预报仿真的要求。

基于高精度电子地图的卡车预见性巡航策略

为了在减轻驾驶员驾驶负担的同时减少卡车的燃油消耗,降低卡车的运输成本,针对卡车定速巡航行驶时燃油经济性的不足,基于高精度电子地图研究开发了卡车的预见性巡航策略。根据卡车的行驶动力学模型,探讨了卡车预见性巡航的节油方法及措施;结合高精度电子地图的道路数据,制定了卡车的预见性巡航策略;实车验证了预见性巡航策略的可靠性和节油效果。试验结果表明:采用预见性巡航行驶的卡车节油率超过7%。

两级升降伺服运动系统的高精度位置控制

在一种两级升降伺服运动系统的两级机构转换过程中,系统的速度值存在一定突变量,使位移存在一定的偏差,影响系统的定位精度。通过建立系统的动力学方程,分析其动力学特性,提出了运动轨迹规划方法,减小两级机构转换过程中的速度突变带来的冲击影响,采用模糊PID进行定位控制,抑制系统中的扰动。仿真实验验证了所提出的方法是有效的,能够满足系统的高精度定位要求。

区域水稻田土壤-作物系统重金属污染高光谱遥感定量估测

为了探究动态、无损伤监测区域农田土壤重金属污染和借助土壤-作物系统机理定量反演土壤重金属含量的科学方法,从2018—2020年采集了江苏省宜兴市徐舍镇的22个水稻田样地共76个点的土壤样品,利用地面高光谱仪系统获取了水稻叶片光谱与水稻的生长系统等数据,在实验室测量了土壤中镉(Cd)、砷(As)含量等指标,将水稻叶片光谱进行平滑处理和7种形式的数学变换并进行Pearson相关性分析以筛选相关波段,通过遗传算法优化的偏最小二乘回归法构建了土壤Cd、As含量的估测模型。研究结果表明,估测土壤Cd、As含量的最佳模型均为倒数对数一阶微分光谱模型,r^(2)分别为0.77和0.89,外部验证均方根误差(RMSEP)分别为0.058和0.297,相对分析误差(RPD)分别为2.09和2.97,具备近似定量估测土壤Cd含量的能力及定量估测土壤As含量的良好精度。通过地面实测数据验证,2个最佳估测模型预测精度分别达70%及80%以上;且光谱预处理技术可以去除原始反射率的冗余信息并减弱背景噪声,突出光谱信息;采用遗传算法先筛选特征波段再进行偏最小二乘回归建模,可提高模型的精度。研究可为实现作物高光谱定量反演区域农田土壤重金属污染以及修复农田生态污染遥感监测提供依据。

地球低轨道空间站往返月球的转移轨道设计

围绕地球低轨道空间站约束下的地月往返转移任务,基于圆锥曲线拼接模型和兰伯特问题提出了该约束下的地月/月地转移轨道解析设计方法,并利用高精度动力学模型对初始轨道设计方法进行了验证;对中国空间站和国际空间站往返于月球的转移轨道进行了特征分析,包括轨道转移窗口、速度增量、转移时间以及月固坐标系下的可达月球低轨道和出发月球低轨道。结果表明:中国空间站或国际空间站与月球低轨道之间的往返轨道转移窗口每月至少存在3个;空间站轨道倾角不影响速度增量与转移时间,且不影响可达月球低轨道或出发月球低轨道在月固坐标系下的轨道倾角-升交点经度分布;利用高精度动力学模型可有效针对轨道面约束下的初始轨道设计结果进行修正。

工业CT射束硬化校正方法研究

针对工业CT使用的X射线为一种多能谱射线 ,分析了这种X射线对物体进行断层扫描时发生硬化的机理及其对重建结果的影响 ,推导出了用于校正的数学模型。利用仿真的手段对该数学模型进行了验证。仿真结果表明该数学模型对射束硬化可起到较好的校正作用 。

载人登月周期重访轨道保持策略设计

针对高精度星历动力学模型下载人登月周期重访轨道(也称地月循环轨道)发散问题,设计了一种轨道保持控制策略。提出一种高精度星历动力学模型下的循环轨道初值设计方法,分析了日月中心引力、地球J2项等摄动力对轨道快速发散作用,设计了一种特殊点四脉冲周期重访轨道保持策略。高精度动力学数值仿真实验表明,该种轨道保持策略控制频率低、速度增量消耗小,控制精度能够满足任务需求,达到预期设计目标。

基于神经网络的加速度计静态误差系数标定

利用具有强自学习性、自适应能力及非线性变换特性的神经网络方法 ,构造加速度计静态函数型神经网络模型 ,并用于对加速度计静态误差系数的标定。试验证明 ,利用该方法标定的系数结果具有高精度性 。

利用GPS伪距观测值确定低轨卫星轨道的探讨

介绍了通过建立卫星的轨道动力学模型,设计出GPS观测方程和运动方程组合的卡尔曼滤波模型。探讨了使用卡尔曼滤波对所得轨道进行滤波平滑,指出了影响精度的因素和提高精度的办法。

一种摄像系统定量评定方法

摄像系统的高精度标定和评定是光学精密测量中的一项重要工作。本文首先对摄像系统中的主要误差进行了分析 ;然后利用标定网格板和多项式误差模型实现摄像系统的高精度标定 ,并在此基础上提出了一种摄像系统定量评定的方法。最后通过对多种摄像系统的定量评定验证了该方法的可行性。

航空制造领域移动机器人加工系统研究综述

移动机器人加工系统在航空大部件装配领域应用广泛。由于移动机器人加工系统脱离定点作业模式进行移动加工,在实际加工过程中,其大部件待加工部分的高精度定位以及切削加工过程的加工稳定性问题必须要得到研究和解决。通过对国内外先进移动机器人加工系统的研究综述,重点研究移动状态下大部件高精度定位技术以及加工过程中的振动抑制问题,以实现移动机器人的稳定切削加工,并对有待解决的问题及未来的研究方向进行了讨论和展望。

大地测量学

CH20022085 影响机载激光扫描测高精度的系统误差分析/刘经南,张小红,李征航(武汉大学)∥武汉大学学报·信息科学版.-2002,27(2).-111～117介绍了机载激光扫描测高技术的系统组成和发展现状。通过坐标转换技术建立起机载激光扫描对地定位的基本几何关系,并从这些几何关系出发,分析了动态偏心改正及动态时效误差对机载激光测高精度的影响,对不同的误差源如何影响定位结果的精度进行了讨论,最后给出模拟计算结果,得出了一些有益的结论。

分辨率高精度地球重力场

在国家973计划及其他相关科研项目的支持下，武汉大学联合相关兄弟单位组建研究团队，开展了高分辨率高精度地球重力场及其时变效应和动力学机理研究，实现了地面和卫星观测多种技术的融合，深入研究了高精度地球重力场模型和局部重力场确定、时变重力场建模及地表浅层物质迁移机制、地壳应变应力场响应、活动断层参数及地震灾害耦合机理、地球主惯性矩精密确定及三轴分层地球自转动力学等，取得了在国际上有影响力的系列研究成果。

商用智能汽车自动紧急制动技术测试

伴随着嵌入式软件的数量在汽车上呈现几何级增长,减少开发工作的时间和人力成本的压力随即增加;基于模型的开发(Model-Based-Design,MBD)成为汽车嵌入式软件开发的主流,而硬件在环(HiL)测试是检测模型开发有效程度的核心技术;介绍一款商用车的紧急制动技术硬件在环系统,系统包含有转向和制动执行器、高精度车辆动力学模型、快速开发原型和相关驾驶员在环系列工具链;基于校企合作项目,开发台架致力于各种先进的驾驶员辅助系统与驾驶员之间的相互作用的研究,并针对某款商用车的紧急制动功能进行了系统性验证,为汽车自动紧急制动技术研究提供数据及依据。